JP5288674B2 - 鋼組成物、その製造方法および前記組成物から製造される部品特にバルブ - Google Patents
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Description
本発明は、内燃エンジンを動力源とした車両用吸排気バルブ製造用の鋼組成物に関する。
使用中にこの型の部品は搭載されるエンジンの出力と性能が向上するに連れ上昇する温度により大きな機械的応力を受ける。最近は、エンジン吸気がターボを含むときは、この温度は通常200〜400℃になり、さらに燃料としてガソリンが使用されるときには排気のレベルで800℃に達することがある。従って、排気バルブ即ち排気弁には排気が続く各燃焼に対して900℃に達する温度が掛かることがある。さらに、これらのバルブに使用される材料は急激で大きな温度の変化にも耐えることができなければならない。
C 0.25− 0.35%
Cr 24 −28 %
Ni 10 −15 %
Mn 3 − 6 %
Nb 1.75− 2.50%
N 0.50− 0.70%
Si 0 − 0.30%
ここにおいてC+N≧0.8%
残部は基本的に鉄と不可避の不純物からなる。
C 0.25− 0.32%
Cr 25 −26 %
Ni 11.5 −12.50%
Mn 4.80− 5.20%
Nb 1.90− 2.30%
N 0.61− 0.70%
Si 0 − 0.30%
ここにおいてC十N≧0.9%
残部は基本的に鉄と不可避の不純物からなる。
図1:本発明によって教示されない鋼組成物で0.286%のC、4.93%のMn、11.92%のNi、25.21%のCr、0.292%のSiを含有するが1.5%のニオブと0.5%の窒素を含有する。
図2:本発明により教示される上記に示されたものと同一の鋼組成物であり、1.75%のニオブと0.525%の窒素を含有する。
図3:本発明により教示される上記に示されたものと同一の鋼組成物であり、2%のニオブと0.55%の窒素を含有する。
しの目的は、鋼が使用される温度での一定の組織的および寸法的安定性を確実にすることである。この処理は、例えば700〜1000℃で1〜16hr空気中または他の流体中に保持する形で行うことができる。一般的には、部品が使用される温度以上の温度でこの処理を行うことが好ましい。
以下の記載において使用される記号は次の意味を有する。
Rm =最高強度
Rρ0.2=0.2%歪みにおける通常の弾性の限界
Asd =5dをベースにした伸び(%)(d=試験片の直径)
一方で、本発明により教示される二つの組成物AおよびBについて、そして他方で本発明により請求された組成物ではない比較のために特別に作られた組成物Cおよび他の三つの参考鋼組成物D,E,Fについて各種試験を行った。
三つの先行技術の参考鋼は次のとおりである。
D;X50CrMnNiNbN21.9(DIN1.4882)
E:X33CrNiMnN23.8(DIN1.4866)
F:X35CrNiMnMoW25.8
Rm、Rρ0.2およびAsdは引っ張り試験により測定した。
バルブ用鋼の機械的強度の値はそれらが焼き戻しされた条件に非常に強く依存するので、下記に比較された数値は異なる熱作業条件に対して得られた平均の数値であり、総て低温での時効が続く高温溶体化焼鈍を含む。
この強度は100hrでクリープにより1%の伸びを発生する応力の値に基づいて決定される。
一方参考の鋼の等級は各鋼に対して通常の比較的有利な方法で処理を行った。
この試験はバルブが海洋環境においてディーゼルエンジンの排気ガスに接触するときにバルブが経験する条件を再現するのに使用される。本試験において腐食は塩素の存在により悪化される。
C=Δm/S・t
S: 試験片の最初の表面積(dm2)
t: 腐食試験の期間(hr)
鋼の試験片は製品の軸に沿って切り出した直径が6mmで長さが20mmの3〜4inの孔を有する筒である。
重量増加=(Pf−Pi)/S
Pi:初期の重量
S: 試験片の最初の表面積(dm2)
重量損失=(Pi−Pr)/S
Claims (16)
- 重量%で表示して
C 0.25−0.35%
Cr 24 −28%
Ni 10 −15%
Mn 3 −6%
Nb 1.75−2.50%
N 0.50−0.70%
Si 0 −0.30%
を含み、C+N≧0.8%であり、残部が鉄と不可避の不純物である、鋼。 - 25〜26重量%のクロムを含有することを特徴とする、請求項1に記載の鋼。
- 1.90〜2.30重量%のニオブを含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の鋼。
- 0.61〜0.70重量%の窒素を含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼。
- C+N≧0.9%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の鋼。
- 重量%で表示して
C 0.25−0.32%
Cr 25 −26%
Ni 11.50−12.5%
Mn 4.8 −5.20%
Nb 1.90−2.30%
N 0.61−0.70%
Si 0 −0.30%
を含み、C+N≧0.9%であり、残部が鉄と不可避の不純物である、請求項1に記載の鋼。 - 炭素、窒素およびニオブの量は、組成物が理論的状態図において過共晶であるように選択されることに特徴を有する、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の鋼。
- 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の鋼の組成を有する電極を設ける段階、および、
前記消耗可能な電極をエレクトロスラグ再溶融する段階を含む、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の組成を有する鋼片を製造する方法。 - 前記鋼を熱機械処理によって形成する段階をさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記熱機械処理が鍛造である、請求項9に記載の方法。
- 前記熱機械処理が圧延である、請求項9に記載の方法。
- 前記熱機械処理の後に、鋼を1050〜1100℃で熱処理することを含み、前記熱処理が1〜16時間であって鋼を完全に再結晶化することを特徴とする請求項9〜請求項11のいずれか一項に記載の方法。
- 次の段階
鋼を1100〜1200℃において溶体化焼鈍する段階と
700〜1000℃で1〜16時間空気中または他の流体中で安定化熱処理する段階とを更に含むことを特徴とする請求項8〜請求項12のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の組成を有する、または請求項8〜請求項13のいずれか一項に記載の方法によって得られる鋼から形成される部品。
- 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の組成を有する、または請求項8〜請求項13のいずれか一項に記載の方法によって得られる鋼から形成されるバルブ。
- 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の鋼の海洋環境において作動するエンジンバルブの製造への使用方法。
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